[發明專利]一種多人滅火訓練使用的仿真火焰交互裝置

在審

• 申請號: 201811036260.9
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108922304A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 林靈;朱江;宋宏;吳疆;王荷蘭;吳佩英;劉果;文佳偉
• 申請（專利權）人: 公安部上海消防研究所;上海懿裕信息科技有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;A62C99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種多人滅火訓練使用的仿真火焰交互裝置，將顯像板設置在殼體內部；顯像板、顯像模塊、音效模塊、控制模塊均進行電性連接；控制模塊通過與環境信號接收模塊、光頻信號接收模塊及炎光控制模塊之間的電性連接；環境信號接收模塊、光頻信號接收模塊輸出電信號給予控制模塊；控制模塊通過電性連接控制顯像模塊；顯像模塊電性連接顯像板并輸出；控制模塊電性連接驅動電路模塊，運動模塊；驅動電路模塊驅動運動模塊；控制模塊電性連接音效模塊；音效模塊與音效放音模塊、交互語音邏輯電性連接；采用了內投影式火焰仿真技術，具有仿真火焰流暢、能耗極低；功耗小和靜音功能的特征。

技術領域

本發明涉及消防安全訓練裝置，尤其涉及一種多人滅火訓練使用的仿真火焰交互裝置。所涉及的是應用于消防安全訓練以及消防科普教學中所用到的仿真火焰交互裝置。特別是涉及到其可通過串聯信號的方式組成理論上的無限量臺數菊花鏈式的大型火場仿真，以供受訓群體進行大型的多人配合消防訓練以及科普活動中多人同時進行交互滅火學習。同時，本發明專利還涉及到一項火焰仿真技術，首次在消防虛擬訓練中的應用。

背景技術

目前，由于社會對于減災防災的社會需求，造成了虛擬消防訓練和科普的實際需求，從而延伸出虛擬消防滅火訓練器，虛擬消防滅火訓練器的主體是虛擬仿真火焰交互裝置，一般基本分為三個部分：火焰仿真部分、交互接收處理部分和運輸箱體，按照其主體火焰仿真部分分類在本技術領域中主要有三種

1、氣流仿真火焰：此技術旨在利用氣流的流動，帶動輕質材料做無序運動，仿真火焰的燃燒動作，配合紅色和黃色燈光照射在材料上，形成漫反射，仿真火焰的色彩。此類仿真火焰的主要部件就是鼓風機，目前市場上主要有風輪式貫通風機和增壓式涵道風機兩種為主要設備，配合大功率彩色LED透鏡組合作為火焰色彩，片狀或者桶狀白色或者紅色輕質絹綢作為火焰仿真體。形成寬度在500-1200mm寬幅的仿真火焰交互裝置。

a)優點：具有交互真實感，火焰運動形態最為真實，比較適合空曠的室內進行訓練；

b)缺點：風機噪音過大，受環境影響較大，尤其強光和有風的環境中，無法使用。由于風機電機耗電量較大(我們的前一代產品的功耗為750W)，即使配置了大功率電瓶(鋰電池配置價格非常高)，使用的時間也是有限的，一般不超過一個小時。

2、屏幕仿真火焰：此技術旨在利用液晶屏顯示，通過模型動畫進行火焰仿真，其主要的火焰仿真設備為電腦主機和較大的液晶顯示屏幕，接受部分與屏幕進行分體裝配。

a)優點：適用于較小的室內進行科普使用，固定后維護比較簡單；

b)缺點：由于其火焰的仿真是靠模型動畫生成的，具有不可避免的循環播放狀態，造成火焰仿真度較差，有些產品甚至會有火焰卡動的現象，體驗感極差。由于屏幕加主機的結構造成此技術主要只能用于固定的室內。由于屏幕和交互傳感器的限制，在強光環境下，容易失靈，無法正常使用。這種技術由于用電量較大(1000W左右)，很難支持移動式應用。

3、LED顯收一體化仿真火焰：由LED顯示點陣和底部的接收傳感器形成一體化顯收裝置，通過LED顯像由仿真火焰算法生成的火焰點陣。由于LED點陣的計算量較小，所以不需要PC機渲染，只需要ESP32單片機即可進行仿真。這樣既降低了設備成本，又可以借助LED的高亮度，有效的抗光，能夠在有遮擋的戶外進行交互訓練。

a)優點：一體化設備，便于移動和進行戶外體驗。由于使用了單片機控制，使得開機和關機時有較快的速度，并且硬件的成本較低，與LED的較高成本形成互補，總體沒有增加過高的硬件成本，而解決了前兩項技術中的低抗光性。

b)缺點：由于使用的是間距較大的LED點陣(LED點陣間距越小，LED的密度就越大，價格成指數級增加)，形成的仿真火焰較為不真實。同時由于適應于戶外環境中的LED本身的功耗相對較大(常用尺寸功耗為150-250W，尚低于前兩個技術的實際功耗，與本專利中的技術相比而言)，制約了其便攜移動性和戶外體驗場所。